JP4724396B2 - 歯科用組成物 - Google Patents
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- Dental Preparations (AREA)
Description
本出願人は、コンポジットレジンからなる人工歯、歯科修復材、歯冠、歯科用床等にとって必要な表面硬度、耐摩耗性、曲げ強度等といった物理的性質において要求される要件を満足することのできる歯科用充填材料について、特許文献1として出願している。
これは、概略、アトマイズド法のコロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、コロイダルチタニア、湿式法のコロイダルシリカ等からなる0.005〜0.05μmの超微粒子充填材に少なくともレジンマトリックスモノマーの無水でのキャピラリー状態のコーティングが施されてなるものである。
(2)前記微粒子が、アトマイズド法のコロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、コロイダルチタニアの群から選択される少なくとも一つからなることが好ましい。
(3)前記レジンマトリックスモノマー100重量部に対し、前記有機質充填材20〜40重量部、前記有機無機複合充填材90〜125重量部、前記微粒子6〜20重量部であることが好ましい。
(4)前記レジンマトリックスモノマーが、少なくとも一つの不飽和二重結合を有する(メタ)アクリレートからなることが好ましい。ここにおいて、(5)前記レジンマトリックスモノマーが、一つの不飽和二重結合を有する(メタ)アクリレート、及び、2つ以上の不飽和二重結合を有する(メタ)アクリレートからなり、前記一つの不飽和二重結合を有する(メタ)アクリレート100重量部に対し、2つ以上の不飽和二重結合を有する(メタ)アクリレートが5〜25重量部であることがより好ましい。
すなわち、この発明の歯科用組成物は、餅状またはペースト状として使用でき、通法に従い、成形用型内において、該歯科用組成物を人工歯等所定の形状に成形し、レジンマトリックスモノマーを重合硬化させることで、微粒子の配合割合が低くても、耐摩耗性と靱性を両立させることができるとともに、表面硬度、曲げ強度といった物理的性質において要求される要件を満足させることができるコンポジットレジンからなる人工歯、歯科修復材、歯冠、歯科用床等を得ることができる。
ここにおいて、微粒子の配合割合が低くても、人工歯等に耐摩耗性と靱性が発現するのは、レジンマトリックスモノマーが微粒子のナノメートルスケールの細孔に浸入し、レジンマトリックスモノマーが重合硬化したレジンが、微粒子の細孔内において一種のミクロなアンカーとして機能すること、および、微粒子の平均粒径が0.1〜20μmであることとから応力が上手く分散されることによると考えられる。
しかも、このような性質を備えた人工歯等とするために使用される微粒子の量は少なくて十分であることから、この発明の歯科用組成物を用いた人工歯等を安価に製造することができる。
2つ以上の不飽和二重結合を有する(メタ)アクリレートとしては、2−ヒドロキシ−1,3−ジメタクリロキシプロパン、2,2−ビス(メタクリロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス[4−(2−ヒドロキシ−3−メタクリロキシプロポキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス(4−メタクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−メタクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ブチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、トリメチロールメタントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジ−2−メタクリロキシエチル−2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジカルバメート及びこれらのアクリレート、また分子中にウレタン結合を有するメタクリレート及びアクリレートが例示できる。
レジンマトリックスモノマーには、予め重合開始剤を添加することが好ましい。
増感剤としては、カンファーキノン、ベンジル、ジアセチル、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール、ベンジルジ(2−メトキシエチル)ケタール、4,4′−ジメチルベンジル−ジメチルケタール、アントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−クロロアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、1−ヒドロキシアントラキノン、1−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、1−ブロモアントラキノン、チオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−ニトロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、2−クロロ−7−トリフルオロメチルチオキサントン、チオキサントン−10,10−ジオキシド、チオキサントン−10−オキサイド、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、イソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾフェノン、ビス(4−ジメチルアミノフェニル)ケトン、4,4′−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、アシルフォスフィンオキサイドの誘導体、アジド基を含む化合物等が例示でき、これらは、単独もしくは混合して使用される。
光重合型開始剤は、紫外線または可視光線などの活性光線を照射することにより重合反応が達せられる。光源としては超高圧、高圧、中圧および低圧の各種水銀灯、ケミカルランプ、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、タングステンランプ、キセノンランプ、アルゴンイオンレーザー等が使用される。
微粒子の細孔径は、2〜10nmであることが好ましい。細孔径が2nm未満では、レジンマトリックスモノマーが細孔に浸入し難く、また、進入したとしても、レジンマトリックスモノマーが重合硬化したレジンによる、微粒子を固定する一種のミクロなアンカーとして機能が十分ではないことから好ましくない。一方、細孔径が10nmを超えると、微粒子自体が脆く破損しやすく、細孔に進入してレジンマトリックスモ重合硬化したレジンによる、微粒子を固定する一種のミクロなアンカーとしての機能が十分ではなくなることから好ましくない。
この発明の歯科用組成物においては、レジンマトリックスモノマー100重量部に対し、微粒子が6〜20重量部であることが好ましい。微粒子が6重量部未満では、レジンマトリックスモノマーが重合硬化したものの耐摩耗性が劣ることから好ましくない。また、微粒子が20重量部を超えると、レジンマトリックスモノマーが重合硬化したものが脆くなることから好ましくない。
カップリング処理剤としては、オルガノファンクショナルシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤が使用できる。
微粒子をカップリング剤で処理するには、微粒子とカップリング剤とを適宜混合すればよい。
前記無機質粉末は、予めカップリング剤を用いて表面処理したものを用いることが好ましい。カップリング剤としては、前記したオルガノファンクショナルシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤が使用できる。前記無機質粉末のカップリング処理は、前記無機質粉末とカップリング剤と適宜混合すればよい。
この発明の歯科用組成物においては、レジンマトリックスモノマー100重量部に対し、有機無機複合充填材が90〜125重量部であることが好ましい。有機無機複合充填材が90重量部未満では、歯科用組成物のレジンマトリックスモノマーが重合硬化したものが脆くなりやすい。また、有機無機複合充填材が125重量部を超えると、成形性や作業性が悪くなり好ましくなく、レジンマトリックスモノマーが重合硬化したものの耐摩耗性が劣ることになり好ましくない。
例えば、この発明の歯科用組成物を用いて、人工歯を製造するには、先ず、レジンマトリックスモノマー、有機質充填材、有機無機複合充填材、少なくとも表面にナノメートルスケールの細孔を有する多孔質であって、平均粒径が0.1〜20μmの無機酸化物の微粒子を所定割合になるように秤量し、必要に応じ重合開始剤、着色剤等を加え、均一になるように混合し、所定時間経過させて餅状の生地(歯科用組成物)を作製する。次いで、該生地を、人工歯金型に填入し、加圧成形する。そして、生地を金型中で加圧したまま、重合成形する。重合開始剤として加熱重合開始剤を用いると、金型を加熱することで重合を行わせることができる。重合が完了したら、金型から成形された人工歯を取り出せばよい。
歯冠、歯科用床の成形も同様にして行うことができる。
レジンマトリックスモノマーとして、メチルメタクリレート(MMA)、エチレングリコールジメタクリレート(EDMA)、有機質充填材として、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、重合触媒として、ベンゾイルパーオキサイド(BPO)、微粒子として、細孔径が2〜10nm、平均粒径10μmのアトマイズド法によるコロイダルシリカ、有機無機複合充填材を表1の実施例1に示す重量部秤量して均一になるように攪拌混合し、所定時間経過させて餅状の歯科用組成物を得た。
ここにおいて、PMMAは、平均分子量500,000、平均粒径20μmの粉末を用いた。
前記微粒子としてのアトマイズド法によるコロイダルシリカは、前もって、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランでシランカップリング処理したものである。シランカップリング処理は、コロイダルシリカ100重量部に対しカップリング剤1重量部を使用した。
すなわち、ジ−2−メタクリロキシエチル−2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジカルバメート70重量部、ネオペンチルグリコールジメタクリレート30重量部、アゾビスイソブチロニトリル1重量部、アトマイズド法のコロイダルシリカ30重量部を混練してペースト状にした後、90℃で3時間重合させ、得られた重合物をボールミルで粉砕した。
ここで使用したアトマイズド法のコロイダルシリカは、無孔質であって、平均粒径0.016μmのものであり、前もって、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランでシランカップリング処理したものである。
なお、PMMA、有機無機複合充填材の平均粒径は、島津製作所(株)製のレーザー粒度分布計 SALD−2000Aによって測定した。
得られた試料を用いて試験体を作製し、ビッカース強度、曲げ強度、破壊歪みエネルギー、摩耗量を、以下に示す試験方法により測定した。
結果は、表1の実施例1に示すとおりである。
試験体(φ10mm×5mm)の表面をサンドペーパー#1000にて表面研磨し、バフ研磨によって鏡面仕上げをしたものをビッカース硬度試験に供した。試験は、微小ヌープ(ビッカース)硬度計(HMV−2000、(株)島津製作所製)を用い、JIS B7734に従い、温度23℃、湿度50%の恒温恒湿室で荷重50g、保持時間30秒で行った。
試験体(2mm×2mm×25mm)の表面をサンドペーパー#1000にて表面研磨したものを、曲げ強度試験に供した。試験は、JIS T6514に従い、圧縮引張試験機(AUOGRAPH AG200、(株)島津製作所製)を用い、CHS(クロスヘッドスピード)=1mm/min、試験下支点間距離=20mmとして、温度23℃、湿度50%の恒温恒湿室で試験を行った。
摩耗試験器(東京技研社製)を用いて、牛歯に対し試験体(φ2mm×4mm)をストローク10mmにて300,000回衝撃滑走させた後の摩耗量を測定した。
実施例1で使用したと同一のMMA、EDMA、PMMA、BPO、微粒子、有機無機複合充填材を表1の実施例2に示す重量部秤量して均一になるように攪拌混合し、所定時間経過させて餅状の歯科用組成物を得た。
得られた餅状の歯科用組成物を金型内に填入し、実施例1と同一条件で加熱重合させて試料を得た。
得られた試料を用いて試験体を作製し、ビッカース強度、曲げ強度、破壊歪みエネルギー、摩耗量を、実施例1と同一の試験方法により測定した。
結果は、表1の実施例2に示すとおりである。
レジンマトリックスモノマーとして、MMAとネオペンチルグリコールジメタクリレート(NPG)を使用した以外は、実施例1で使用したと同一のPMMA、BPO、微粒子、有機無機複合充填材を表1の実施例3に示す重量部秤量して均一になるように攪拌混合し、所定時間経過させて餅状の歯科用組成物を得た。
得られた餅状の歯科用組成物を金型内に填入し、実施例1と同一条件で加熱重合させて試料を得た。
得られた試料を用いて試験体を作製し、ビッカース強度、曲げ強度、破壊歪みエネルギー、摩耗量を、実施例1と同一の試験方法により測定した。
結果は、表1の実施例3に示すとおりである。
実施例3で使用したと同一のMMA、NPG、PMMA、BPO、微粒子、有機無機複合充填材を表1の実施例4に示す重量部秤量して均一になるように攪拌混合し、所定時間経過させて餅状の歯科用組成物を得た。
得られた餅状の歯科用組成物を金型内に填入し、実施例1と同一条件で加熱重合させて試料を得た。
得られた試料を用いて試験体を作製し、ビッカース強度、曲げ強度、破壊歪みエネルギー、摩耗量を、実施例1と同一の試験方法により測定した。
結果は、表1の実施例4に示すとおりである。
実施例1で使用したと同一のMMA、EDMA、PMMA、BPO、微粒子、有機無機複合充填材を表1の実施例5に示す重量部秤量して均一になるように攪拌混合し、所定時間経過させて餅状の歯科用組成物を得た。
得られた餅状の歯科用組成物を金型内に填入し、実施例1と同一条件で加熱重合させて試料を得た。
得られた試料を用いて試験体を作製し、ビッカース強度、曲げ強度、破壊歪みエネルギー、摩耗量を、実施例1と同一の試験方法により測定した。
結果は、表1の実施例5に示すとおりである。
実施例1で使用したと同一のMMA、EDMA、PMMA、BPO、微粒子、有機無機複合充填材を表2の比較例1に示す重量部秤量して均一になるように攪拌混合し、所定時間経過させて餅状の歯科用組成物を得た。
得られた餅状の歯科用組成物を金型内に填入し、実施例1と同一条件で加熱重合させて試料を得た。
得られた試料を用いて試験体を作製し、ビッカース強度、曲げ強度、破壊歪みエネルギー、摩耗量を、実施例1と同一の試験方法により測定した。
結果は、表2の比較例1に示すとおりである。
比較例1で使用したと同一のMMA、EDMA、PMMA、BPO、微粒子、有機無機複合充填材を表2の比較例2に示す重量部秤量して均一になるように攪拌混合し、所定時間経過させて餅状の歯科用組成物を得た。
得られた餅状の歯科用組成物を金型内に填入し、実施例1と同一条件で加熱重合させて試料を得た。
得られた試料を用いて試験体を作製し、ビッカース強度、曲げ強度、破壊歪みエネルギー、摩耗量を、実施例1と同一の試験方法により測定した。
結果は、表2の比較例2に示すとおりである。
レジンマトリックスモノマーとして、MMAとネオペンチルグリコールジメタクリレート(NPG)を使用した以外は、比較例1で使用したと同一のPMMA、BPO、微粒子、有機無機複合充填材を表2の比較例3に示す重量部秤量して均一になるように攪拌混合し、所定時間経過させて餅状の歯科用組成物を得た。
得られた餅状の歯科用組成物を金型内に填入し、実施例1と同一条件で加熱重合させて試料を得た。
得られた試料を用いて試験体を作製し、ビッカース強度、曲げ強度、破壊歪みエネルギー、摩耗量を、実施例1と同一の試験方法により測定した。
結果は、表2の比較例3に示すとおりである。
比較例1で使用したと同一のMMA、EDMA、PMMA、BPO、微粒子、有機無機複合充填材を表2の比較例4に示す重量部秤量して均一になるように攪拌混合し、所定時間経過させて餅状の歯科用組成物を得た。
得られた餅状の歯科用組成物を金型内に填入し、実施例1と同一条件で加熱重合させて試料を得た。
得られた試料を用いて試験体を作製し、ビッカース強度、曲げ強度、破壊歪みエネルギー、摩耗量を、実施例1と同一の試験方法により測定した。
結果は、表2の比較例4に示すとおりである。
これは、微粒子を使用しないものであって、その他は、比較例1で使用したと同一のMMA、EDMA、PMMA、BPO、有機無機複合充填材を使用したものである。MMA、EDMA、PMMA、BPO、有機無機複合充填材を表2の比較例5に示す重量部秤量して均一になるように攪拌混合し、所定時間経過させて餅状の歯科用組成物を得た。
得られた餅状の歯科用組成物を金型内に填入し、実施例1と同一条件で加熱重合させて試料を得た。
得られた試料を用いて試験体を作製し、ビッカース強度、曲げ強度、破壊歪みエネルギー、摩耗量を、実施例1と同一の試験方法により測定した。
結果は、表2の比較例5に示すとおりである。
Claims (5)
- レジンマトリックスモノマー、有機質充填材、有機無機複合充填材、および、少なくとも表面にナノメートルスケールの細孔を有する多孔質であって、平均粒径が0.1〜20μmの無機酸化物の微粒子を含有する歯科用組成物であって、
前記微粒子は、細孔径が2〜10nmであることを特徴とする歯科用組成物。 - 前記微粒子が、アトマイズド法のコロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、コロイダルチタニアの群から選択される少なくとも一つからなることを特徴とする請求項1記載の歯科用組成物。
- 前記レジンマトリックスモノマー100重量部に対し、
前記有機質充填材20〜40重量部、
前記有機無機複合充填材90〜125重量部、
前記微粒子6〜20重量部
であることを特徴とする請求項1または2記載の歯科用組成物。 - 前記レジンマトリックスモノマーが、少なくとも一つの不飽和二重結合を有する(メタ)アクリレートからなることを特徴とする請求項1、2または3記載の歯科用組成物。
- 前記レジンマトリックスモノマーが、一つの不飽和二重結合を有する(メタ)アクリレート、及び、2つ以上の不飽和二重結合を有する(メタ)アクリレートからなり、前記一つの不飽和二重結合を有する(メタ)アクリレート100重量部に対し、2つ以上の不飽和二重結合を有する(メタ)アクリレートが5〜25重量部であることを特徴とする請求項4記載の歯科用組成物。
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